2012年第32期（总第47期）科技视界SCIENCE &TECHNOLOGY VISION 科技视界在城市公路穿越江河湖泊河建设中，隧道方案能够缩短行车里程，隧道监控系统在保障隧道运营安全方面也显得越来越重要。

下面，就简单介绍一下隧道监控系统的设计方案。

1系统概述公路隧道是公路上的特殊路段，由于空间环境相对狭窄、光线变化大、视野不清，存在潜在的交通事故危险。

特别是发生火灾等紧急事件时，交通输导和救援工作与普通路段有很大区别，而且二次事故产生的后果远比原发性事故严重得多，因此长隧道内的安全保障是公路隧道建设和运营要特别关注的问题。

2系统组成及系统结构设计康王路隧道监控系统包括中央控制管理、交通监控、通风及照明控制、紧急电话及有线广播、火灾报警、无线通信、电源及接地等系统，各系统之间既相对独立又相互联系，可独立发挥各个系统的作用又能相互协调、有机结合。

3系统的功能设计3.1中央控制管理系统中央控制管理系统是监控系统的核心,能够全面及时地掌握并控制整个隧道的运营情况，所有设备均与相应的监控系统、控制系统联动，实现自动控制，并有远程和现场控制功能。

在各种情况下准确、可靠、迅速地做出反应，及时处理、协调各系统工作，以达到实时监控的目的。

3.2操作站工作人员可根据隧道运行情况，按照操作权限，及时调整隧道运行参数和控制参数，对系统的资源、通信和设备进行设定、修改等操作。

3.3交通监控系统交通监控系统是交通控制的重要组成部分，能实时检测路段上的各项交通参数，如：车流量、速度、密度、占有率等，然后上传到中心控制管理系统，以便分析、判断交通运行状况，当检测到交通异常状况时，由中心控制管理系统，通过ACU 向可变信息标志、可变限速标志、交通信号灯、车道指示器等设备发出控制指令，指挥、诱导、控制道路交通，防止重大交通事故的发生。

3.3.1交通监测设施交通监测设施主要用于检测隧道内交通信息，监视隧道内运营状况。

（1）车辆检测器车辆检测器主要用于自动检测隧道内的交通参数，为制定交通控制方案提供依据。

隧道内每隔500米设一处检测截面，并在每车道各埋设两个线圈，间距为4～6m ，能检测出每一车道上的车流密度、统计车流量，当车流达到预定值时，即向中心控制室报警，通过改变可变限速标志的显示，指示司机减速或停车。

（2）视频监控系统视频监控系统主要用于监视隧道内外的交通运营情况和事故现场，以便隧道监控中心值班员对整条隧道的交通运行状况及相关设施实行全范围、全方位监视。

在发生紧急情况下可对事故上传图像信息进行确认，为选择疏导方案提供依据。

系统由监控中心集中控制设备、隧道内的视频监视前端设备、前端编码器、相关控制室内的视频监视终端及传输通道组成。

3.3.2交通控制及诱导设施交通控制及诱导设施主要是用于协助疏导交通、给司机提供信息，以保证道路畅通。

（1）区域控制器ACU区域控制器由微处理器及外围设备组成，通过设在车道内的车辆检测器，采集相关信息来进行车速、车流量、车辆占用率等的预处理，并接受交通监控计算机的控制命令，实施隧道交通调度控制。

（2）交通信号灯在隧道两端入口前设置交通信号灯，用于表示此时隧道内的交通情况。

在道路口、隧道入口处分别设置三显示交通信号灯用于车辆诱导控制。

交通信号灯由红、黄、绿三色灯组成。

（3）车道指示器车道指示器主要是用来指示车辆的通行和前进方向的一种信号灯，车道指示器安装在隧道内各车道中心线的正上方。

车道信号灯由绿“↓”、黄灯和红“×”组成，正常情况下显示绿色“↓”，表示该车道打开；异常情况下显示黄灯或红色“×”，表示该车道故障或关闭。

（4）可变信息标志可变信息标志是控制中心通过文字方式对进入隧道、路面的车辆进行诱导指示，发布交通信息、运营指令、路面情况、气象资料等综合信息的电子显示设备。

（5）可变限速标志可变限速标志是用于在异常情况下发布隧道内交通提示信息和速度控制信息的电子设备。

（6）疏散诱导标志疏散诱导标志是在紧急情况下疏散人员和车辆时显示，平时并不点亮。

疏散诱导标志主要包括：紧急电话标志灯，人行横洞和车行横洞标志，消防箱、灭火器标志灯等。

3.4通风及照明控制系统通风及照明控制系统能完成对隧道内的通风系统、给排水及灭火系统、照明系统、电力监控系统的设备运行进行隧道自动化管理，完成监控及消防联动功能，实现节能、安全可靠运行的目的。

通风及照明控制系统包括对排水泵、消防泵、自动消防系统、风机等设备的自动监测的启动。

3.4.1通风控制子系统隧道内空气中的有害气体，汽车行驶排放的烟尘和带进的灰尘影响隧道内的能见度。

为了保证行车安全，须对隧道内的气体浓度和能见度进行监测，当隧道内的气体浓度和能见度超过允许值时及时报警，并自动根据气体浓度和能见度指标及自然通风和季节等状况进行风机控制。

3.4.2照明控制子系统根据洞口外部光线强弱控制隧道内照明灯组的开闭情况，以调节洞内光强，保持洞内外较小的光强反差，使驾驶员适应隧道内外亮度差，以保证行车安全。

根据照度计实测的隧道外亮度值，对隧道内的照明进行自动控制，实时调节隧道内的照明，同时有效地降低照明的能源消耗。

3.4.3给排水监控子系统系统利用液位仪表实时地采集到雨水泵、废水泵、消火栓泵、水喷雾泵等工作状态及水位状态，并能对雨水泵、废水泵人工/远动控制。

3.4.4电力监控子系统电力监控系统对隧道变电所及箱式变电站的运行状态进行监视，并可对供配电系统设备及通风、照明回路进行控制。

3.5紧急电话及呼救系统紧急电话系统的作用是在隧道内发生各类交通事故时，车辆驾驶人员能及时向隧道管理中心人员呼叫求援。

有线广播系统正常时主要用于隧道日常业务管理、播放背景音乐，并可传递公路养护施工状况或交通信息。

当隧道内发生交通阻塞、交通事故、火灾等情况下，控制中心值班员可通过广播系统向隧道内进行扩音广播（下转第198页）公路隧道监控系统设计方案李庆刚陆海燕（中铁第一勘察设计院〈集团〉有限公司通号处陕西西安710043）【摘要】本文简单介绍了隧道监控系统的设计，主要包括中央控制管理、交通监控、通风及照明控制、紧急电话及有线广播、火灾报警等系统。

【关键词】交通监控；通风机照明控制；紧急电话及有线广播；火灾报警公路科技1852012年第32期（总第47期）科技视界SCIENCE &TECHNOLOGY VISION（上接第179页）展，才能适应随着高速公路建设的飞速发展下的新形势下工程监理的发展需要。

在我们的实际工作中要注意许多问题，抓住重点分清主次，分清工程质量管理特点，只要建设、监理、施工三方不断加强质量管理，提高质量管理水平，确保其安全性，保证施工的顺利进行，高速公路的质量就会不断地得到提高。

【参考文献】［1］张夏．浅谈我国工程监理行业现存问题及分析[J]．四川建材,2009(1)．［责任编辑：王静］S（上接第185页）和传递信息、组织灭火、指挥疏导车辆、治理混乱、抢救受伤人员。

同时本系统还具有与防灾、消防等系统联动的功能。

3.6火灾报警系统火灾报警子系统用于隧道内发生火灾时，发出紧急信号，迅速通告隧道监控中心，请求灭火、救援等活动，如关闭隧道、打开风机和照明、启动消防水泵等动作。

火灾报警系统采用分布式感温光纤自动探测和手动报警按钮相结合的方式。

隧道内顶部设置分布式光纤感温探测系统，手动报警按钮设置在隧道行车方向右侧，间距50m 。

4结论通过上述隧道监控系统的设置，使隧道在监控系统的保护下，能够完成隧道的正常、异常及阻塞情况下的工作模式。

通过设置的各种检测设备，及时提取车流量、速度、密度、空气质量等各种信息，通过控制中心及时调整隧道运营方案，减少交通事故的发生，提高事故发生后的处理速度，保证隧道正常运营。

【参考文献】［1］JTG T D71-2004公路隧道交通工程设计规范[S].［2］GB50116-98火灾自动报警系统设计规范[S].［3］李得俊.公路隧道监控系统探讨[J].青海交通科技,2006,5.［4］尹锋,赵等层,祝勇.高速公路隧道监控系统的设计[J].公路工程,2010,6.［5］王德虎.隧道监控系统典型解决方案[J].山西建筑,2010,12.［6］曾盛.公路隧道监控系统的设计和发展[J].现代隧道技术,2004,8．［责任编辑：王洪泽］SDSP 处理图像时可进行平滑滤波、边缘检测、定位配准、图像识别等。

平滑滤波完成图像识别的预处理功能。

图像识别的过程，以烟包检测为例，即先对图像进行定位配准、边缘检测，测得图像的边缘数据，再对边缘进行统计计算，根据检测阈值来判断该被测物体是否合格。

3图像处理器软件主体结构系统软件的流程分四个步骤，首先是系统上电初始化，加载程序和初始化各种参数，然后系统开始运行。

依靠光电感应开关和机械定位装置等设备探测烟包的位置，当烟包刚好处于最佳摄像位置时，光电开关发出一个图像采集触发指令，并实时传送给图像处理器。

图像处理器接收触发指令，在FPGA 的控制下完成图像的采集，并通过FIFO 将数据分批传送至DSP 。

接下来是图像处理，即通过一定的图像处理算法完成各种检测任务。

最后将检测结果输出到MCU 控制器，由控制器统计检测结果和控制相关设备的运行。

图4系统软件结构图系统软件的主体结构如图4所示。

首先通过FLASH 和PROM 分别加载DSP 和FPGA 的程序，复位DSP 和FPGA ，系统初始化，打开DSP 的中断，准备进行图像采集。

接着当被测烟包处于最佳摄像位置时，由光电开关探测烟包的位置，并向FPGA 发出一个触发脉冲，FPGA 检测到采样脉冲即控制采集一幅图像。

接下来，通过选通信号，FPGA 将采集的图像数据依次写入FIFO 。

FIFO 半满即产生DSP 中断，DSP 执行中断子程序，读取FIFO 内部数据并保存数据。

DSP 读取数据的同时，输出端同步计数，保证图像和数据同步。

在两次中断的间隔时间，DSP 还可以同时执行其它工作，如处理上一帧图像数据或输出结果等。

最后通过同步计数数值判断是否完成了一副图像的采集，如果完成了则进行图像处理。

图像处理主要完成图像预处理及图像识别两部分功能。

通过中值滤波消除噪声，使图像的背景均匀，即为图像预处理功能，滤波处理后烟包瑕疵等待检测的指标仍保持原有特征，此过程可以由DSP 或者大容量的FPGA 来完成。

进行图像识别时，首先进行边缘检测和阈值分割，得到图像的边沿相关数据，再计算边沿的周长和图像的面积，和检测阈值进行比较，判断被测烟包是否合格，此过程由DSP 完成。

最后图像处理器再将检测结果送到MCU 控制器，从而控制设备进行后续操作，并可以通过USB 总线接口将讯息传送到上位管理机，实现检测的结果的分析统计与记录。

4总结与展望本课题利用DSP 处理速度快等优点，研究了将DSP 技术和MCU 等嵌入式技术应用于香烟外包装视觉检测过程领域的方法，解决了图像处理数据量大和检测系统实时性要求高之间的矛盾，针对烟包在线检测的特点，设计了视觉检测系统的总体结构，对系统的各个部分提出了实现方案，包括CCD 摄像机的选取、光源照明系统的设计、图像处理系统的设计等，阐述了针对烟包常见包装问题的检测原理，针对图像处理的要求以及处理平台的硬件资源，提出了实时处理软件的工作流程，并介绍了检测软件的主体结构。